欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)圖文分享-KIA MOS管

欠壓保護(hù)電路作用

欠壓保護(hù)是指用電器在輸入電壓達(dá)不到工作電壓時(shí)，會(huì)切斷輸入電壓，有效保護(hù)用電器不因低電壓而反復(fù)起動(dòng)導(dǎo)致?lián)p壞。當(dāng)輸入電壓正常后，用電器自動(dòng)恢復(fù)正常工作。

由于短路故障等原因，線路電壓會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降低甚至消失的現(xiàn)象。它會(huì)給線路和電器設(shè)備帶來(lái)?yè)p傷。例如：使電動(dòng)機(jī)疲倒、堵轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的過電流，燒壞電動(dòng)機(jī)；當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí)，大量電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)又會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電壓大幅度下降，造成危害。

引起電動(dòng)機(jī)疲倒的電壓稱為臨界電壓 。當(dāng)線路電壓降低到臨界電壓時(shí)，保護(hù)電器的動(dòng)作，稱為欠電壓保護(hù)，其任務(wù)主要是防止設(shè)備因過載而燒毀。當(dāng)本路電壓 低于臨界電壓保護(hù)電器才動(dòng)作的稱為失壓保護(hù)，其主要任務(wù)是防止電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)。

欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)分析

下列是原理圖，標(biāo)注有寬電壓輸入經(jīng)過電容共模電感，TVS管。這是常見的輸入電源處理，當(dāng)然也會(huì)有防反接保護(hù)，D9的作用是保證MOS管GS電壓不會(huì)太高，一般最高25伏左右，臨界導(dǎo)通電壓4伏，也就是說9.1V肯定處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。

一、當(dāng)電壓由零伏上升時(shí)到達(dá)12V左右，Q2導(dǎo)通，D9導(dǎo)通導(dǎo)致Q5導(dǎo)通電源打開了，當(dāng)電壓一直上升，Q2和D9狀態(tài)不變，然而當(dāng)D6隨著電壓上升，導(dǎo)通電流達(dá)到Q4飽和電流，Q5的導(dǎo)通偏置電壓拉低，MOS管關(guān)閉。電源沒有輸出。

二、當(dāng)電壓又恢復(fù)到12V到60伏。Q2正常導(dǎo)通，Q4截止。MOS正常導(dǎo)通。當(dāng)然要注意R17，R18電阻的功率。行為輸入電壓升高他的功率也會(huì)增加。

在保護(hù)電壓的臨界點(diǎn)附近，會(huì)出現(xiàn)保護(hù)和正常工作的反復(fù)振蕩。

比如保護(hù)電壓是12V，當(dāng)電壓上升到12V時(shí)，保護(hù)電路開啟輸出，這里由于負(fù)載的增加，12V電壓稍有一點(diǎn)電壓的跌落，可能就幾十mV的跌落，保護(hù)電路又關(guān)閉輸出。

從而在臨界點(diǎn)附近就出現(xiàn)了關(guān)閉/開啟的快速振蕩，可能造成設(shè)備的損壞。

為了解決這個(gè)問題，我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)具有遲滯效應(yīng)的保護(hù)電路。

可以用遲滯比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)，遲滯比較器可以通過比較器的輸出正反饋實(shí)現(xiàn)，比如比較器的比較基準(zhǔn)電壓是2.5V，滯回范圍是0.5V。

則當(dāng)輸入電壓從0V上升到2.5V時(shí)，比較器輸出低，比較基準(zhǔn)電平下降為2.25V。

此時(shí)，輸入電壓稍有跌落，只要不低于2.25V，就不會(huì)再輸出高．

當(dāng)輸入電壓從高電平下降到2.5V，比較器輸出高，比較基準(zhǔn)電平上升為2.75V．

此時(shí)，輸入電壓稍有上升，只要不高于2.75V，就不會(huì)再輸出低．

根據(jù)上面的分析，利用遲滯比較器設(shè)計(jì)以下的欠壓保護(hù)電路：

D1是2.5V穩(wěn)壓二極管，可以用高精度的TL431替換．

U1A是運(yùn)放LM339，輸出高時(shí)為開漏，所以輸出通過R4上拉至電源，

R3是正反饋電阻，用于實(shí)現(xiàn)遲滯效果．

可調(diào)電阻R8用來(lái)調(diào)節(jié)保護(hù)電壓，如果12V的保護(hù)電壓，可以將可調(diào)電阻的比例設(shè)置為20%左右．

Q1的用來(lái)做開關(guān)控制用的PNP三極管，如果負(fù)載電流大，可以用PMOS替換．

如果我們把可調(diào)電阻的比例設(shè)到20%，比較基準(zhǔn)電壓為2.5/20%=12.5V

根據(jù)電壓疊加原理，當(dāng)比較器輸出低時(shí)，2.5V穩(wěn)壓值在同相端的分壓為,2.47V．

對(duì)應(yīng)電源電壓為2.47/20%=12.35V．

當(dāng)比較器輸出高時(shí)，電源電壓為12V，同相端的電壓大概為2.585V．

對(duì)應(yīng)電源電壓為12.9V．

也就是當(dāng)電源電壓從0Ｖ上升，到12.9V以上時(shí)，Q1導(dǎo)通，電源打開，負(fù)載開始工作．當(dāng)電源電壓從12.9V以上，下降到12.35V以下時(shí)，Q1截止，電源關(guān)閉，負(fù)載結(jié)束工作．

所以該電路的滯回范圍為12.9-12.35=0.55V．

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